Naprawa akumulatorów samochodów i rowerów elektrycznych pozwala zaoszczędzić pieniądze i zasoby, ale problemy hamują rozwój branży
Rich Benoit odbiera telefony około trzy razy dziennie od właścicieli starej Tesli Model S, której akumulator zaczął się psuć w jego warsztacie samochodowym The Electrified Garage.Baterie, które mogłyby zapewnić zasięg setek mil, nagle mogą wytrzymać tylko 50 mil na jednym ładowaniu.Pojazdy te często nie są objęte gwarancją, a wymiana akumulatora może kosztować ponad 15 000 dolarów.
W przypadku większości produktów naprawa jest bardziej ekonomiczną opcją niż wymiana.Benoit, który prowadzi jeden z niewielu niezależnych warsztatów Tesli w USA, powiedział, że wiele akumulatorów Tesli teoretycznie nadaje się do naprawy.Jednak ze względu na czas i szkolenie, względy bezpieczeństwa i złożoność naprawy Benoit twierdzi, że naprawa akumulatora samochodowego w jego warsztacie może kosztować nawet 10 000 dolarów, czyli więcej, niż większość konsumentów jest skłonna zapłacić.Zamiast tego wiele osób decyduje się sprzedać lub złomować swoje stare samochody, a następnie kupić zupełnie nową Teslę – powiedział.
„[Samochód] jest teraz prawie jak przedmiot eksploatacyjny, jak telewizor” – powiedział Benoit.
Doświadczenie Benoita wskazuje na problem, z którym zaczynają borykać się pierwsi użytkownicy pojazdów elektrycznych i urządzeń do mikromobilności elektrycznej, takich jak rowery elektryczne i hulajnogi elektryczne: pojazdy te zawierają duże, drogie akumulatory, na które z biegiem czasu stają się niedostępne.Regeneracja tych akumulatorów może zapewnić korzyści dla zrównoważonego rozwoju poprzez oszczędność energii i zasobów, które w przeciwnym razie zostałyby wykorzystane do wytworzenia nowych akumulatorów.Jest to szczególnie ważne w przypadku pojazdów elektrycznych, które zawierają bardzo duże akumulatory, których trzeba używać latami, aby zrównoważyć emisję dwutlenku węgla powstającą podczas ich produkcji.Jednak wiele pojazdów elektrycznych i akumulatorów pojazdów elektrycznych zaprojektowano tak, aby były trudne w naprawie, a niektórzy producenci aktywnie zniechęcają do takich praktyk, powołując się na względy bezpieczeństwa.Problemy projektowe, wymogi bezpieczeństwa i braki części sprawiają, że nielicznym niezależnym mechanikom zajmującym się serwisowaniem akumulatorów pojazdów elektrycznych lub rowerów elektrycznych trudno jest pozwolić sobie na naprawy.
„W śmieciach znajduje się wiele akumulatorów, które można odnowić” – mówi Timothée Rouffignac, który prowadzi małą firmę zajmującą się naprawą akumulatorów do rowerów elektrycznych o nazwie Daurema w Brukseli w Belgii.Ale „ponieważ nie są przeznaczone do naprawy, trudno znaleźć dobrą cenę”.
Baterie litowo-jonowe w smartfonach zawierają „ogniwo” składające się z grafitowej anody, metalowej katody i ciekłego elektrolitu, który umożliwia przemieszczanie się jonów litu z jednej strony na drugą, tworząc potencjał elektryczny.Akumulatory do rowerów elektrycznych zazwyczaj zawierają dziesiątki ogniw.Tymczasem akumulatory pojazdów elektrycznych mogą zawierać setki do tysięcy pojedynczych ogniw, które często są pakowane w „moduły”, a następnie łączone w zestawy akumulatorów.Oprócz ogniw i modułów akumulatory pojazdów elektrycznych i rowerów elektrycznych często zawierają system zarządzania akumulatorem, który monitoruje stan akumulatora oraz kontroluje szybkość ładowania i rozładowywania.
Wszystkie akumulatory litowo-jonowe z czasem ulegają degradacji i ostatecznie będą wymagały wymiany.Jeśli jednak akumulator zawiera wiele pojedynczych ogniw i innych komponentów, jego żywotność można czasami wydłużyć poprzez naprawę, czyli proces obejmujący identyfikację i wymianę uszkodzonych ogniw lub modułów, a także naprawę innych wadliwych komponentów, takich jak wadliwy system zarządzania akumulatorem.W niektórych przypadkach wystarczy wymienić tylko jeden moduł.Wymiana tego modułu, zamiast wymiany całego akumulatora, zmniejsza zapotrzebowanie na metale takie jak lit, a także emisję dwutlenku węgla związaną z produkcją akumulatora zamiennego (lub nowego samochodu).To sprawia, że odnawianie akumulatorów „idealnie sprawdza się w gospodarce o obiegu zamkniętym (systemie, który oszczędza i ponownie wykorzystuje zasoby)” – powiedział Gavin Harper, badacz badający zrównoważony rozwój akumulatorów na Uniwersytecie w Birmingham w Wielkiej Brytanii.
Chociaż niekoniecznie jest to tanie, możesz zaoszczędzić pieniądze, naprawiając baterię.Zazwyczaj naprawa akumulatora pojazdu elektrycznego kosztuje około połowę ceny nowego akumulatora.Firma Cox Automotive szacuje, że odkąd w 2014 r. zaczęła oferować usługi naprawy akumulatorów do pojazdów elektrycznych, zaoszczędziła ponad 1 gigawatogodzinę akumulatorów, co wystarczy do zasilenia około 17 000 nowych pojazdów elektrycznych przed przedwczesną utylizacją.
„Istnieje wiele powodów, dla których naprawa jest bardziej opłacalna niż wymiana” – powiedział Helps Gristowi.
Eksperci twierdzą jednak, że naprawy akumulatorów są niebezpieczne i nie powinny być wykonywane w domu ani przez osoby, które robią to pierwszy raz.Jeśli akumulator zostanie uszkodzony podczas naprawy, może to spowodować zwarcie, które może skutkować pożarem lub eksplozją.Niezałożenie odpowiednich rękawic wysokiego napięcia podczas prób naprawy może spowodować porażenie prądem.Jeśli nie wiesz, co robisz, „igrasz z ogniem” – powiedział John Matna, właściciel warsztatu naprawy rowerów elektrycznych Chattanooga Electric Bike Co. Zauważył, że niektóre akumulatory do rowerów elektrycznych zawierają „prąd wystarczający do zabicia osoba."
Pomocne jest stwierdzenie, że regeneracja akumulatorów wymaga co najmniej przeszkolenia w zakresie wysokiego napięcia, doświadczenia z elektryką, środków ochrony osobistej oraz „podstawowej wiedzy na temat architektury i działania akumulatorów”.Osoby chcące naprawić akumulatory pojazdów elektrycznych potrzebują również sprzętu do podniesienia pojazdu z ziemi i fizycznego wyjęcia akumulatora, który może ważyć tysiące funtów.
„Bardzo niewiele osób może lub powinno w ogóle próbować czegoś takiego” – powiedział Benoit.
Jednak nawet osoby odpowiednio przeszkolone często mają trudności z naprawą akumulatorów pojazdów elektrycznych lub rowerów elektrycznych ze względu na ich konstrukcję.Wiele akumulatorów do rowerów elektrycznych jest dostarczanych w trwałych plastikowych pudełkach, których otwarcie bez uszkodzenia wewnętrznych elementów jest trudne lub wręcz niemożliwe.Wewnątrz akumulatora roweru elektrycznego lub poszczególnych modułów akumulatora EV ogniwa są często sklejone lub zespawane, co utrudnia lub uniemożliwia ich pojedynczą wymianę.Ponadto, jak podkreślono w raporcie Europejskiej Agencji Środowiska z 2021 r., niektóre akumulatory pojazdów elektrycznych zawierają oprogramowanie, które może spowodować wyłączenie akumulatora w przypadku oznak manipulacji.
Producenci twierdzą, że ich akumulatory mają na celu poprawę bezpieczeństwa, trwałości i wydajności, ale może to odbywać się kosztem możliwości naprawy, ponieważ wielu producentów obejmujących okres gwarancji (zwykle dwa lata w przypadku głównych marek i marek rowerów elektrycznych) oferuje bezpłatną wymianę lub ze zniżką.baterie.Pojazdy elektryczne wytrzymują od 8 do 10 lat lub 160 000 mil).Z drugiej strony zwolennicy napraw argumentują, że konstrukcje modułowe z odwracalnymi elementami mocującymi, takimi jak usuwalne klipsy lub taśmy samoprzylepne, niekoniecznie zagrażają bezpieczeństwu i że korzyści wynikające z projektów napraw znacznie przewyższają koszty.
Europejscy politycy zaczynają słuchać zwolenników.W sierpniu Unia Europejska przyjęła nowe rozporządzenie mające na celu uczynienie baterii bardziej przyjaznymi dla środowiska.Zawiera między innymi przepis wymagający, aby akumulatory używane w rowerach elektrycznych i innych „lekkich pojazdach”, takich jak hulajnogi elektryczne, były serwisowane przez niezależnych specjalistów, aż do poziomu poszczególnych ogniw.Europejska branża rowerów elektrycznych zdecydowanie sprzeciwiła się tej zasadzie ze względu na obawy dotyczące bezpieczeństwa, certyfikacji akumulatorów i odpowiedzialności prawnej, a obecnie zastanawia się, jak się do niej zastosować.
„Nadal zastanawiamy się, w jaki sposób możemy spełnić wymagania nowych przepisów UE dotyczących akumulatorów, zachowując jednocześnie obowiązujące przepisy bezpieczeństwa i nasze wysokie standardy jakości” – powiedział Grist, producent akumulatorów do rowerów elektrycznych Bosch.Bosch zwrócił uwagę na wyzwania stojące przed producentami.„Odwrotną tendencję można zaobserwować w Stanach Zjednoczonych”, gdzie „wprowadza się bardziej rygorystyczne przepisy i wyższe standardy dotyczące akumulatorów i systemów do rowerów elektrycznych”.
W rzeczywistości Federalna Komisja ds. Bezpieczeństwa Produktów Konsumenckich ogłosiła niedawno, że dokonuje przeglądu przepisów dotyczących rowerów elektrycznych i ich akumulatorów.Orzeczenie to nadeszło po niedawnej fali pożarów akumulatorów w rowerach elektrycznych, która również skłoniła władze lokalne do podjęcia działań politycznych.Rada Miasta Nowego Jorku zmieniła niedawno swój kodeks przeciwpożarowy, zabraniając „montażu lub naprawy akumulatorów litowo-jonowych” ze zużytych akumulatorów innych akumulatorów, co czasami robią warsztaty.
Miasto przyjęło również niedawno przepisy nakładające na producentów pojazdów elektrycznych obowiązek zapewnienia, że akumulatory ich produktów spełniają normę projektową UL 2271, która ma na celu poprawę bezpieczeństwa.Regenerowane akumulatory spełniają te wymagania, powiedział Ibrahim Jilani, globalny dyrektor ds. technologii konsumenckich w UL Solutions, międzynarodowej firmie, która testuje standardy certyfikacji bezpieczeństwa dla szerokiej gamy produktów i materiałów przemysłowych i konsumenckich.Jeden standard.Gilani powiedział jednak, że firmy naprawcze będą musiały „zachować projekt w stanie sprzed naprawy”, włączając w to użycie baterii i komponentów elektronicznych tej samej marki i modelu.Warsztaty naprawy akumulatorów muszą także cztery razy w roku poddawać się inspekcjom UL na miejscu, co będzie ich kosztować ponad 5000 dolarów rocznie, powiedział Jilani.*
W porównaniu z rowerami elektrycznymi prawodawcy podeszli stosunkowo spokojnie do naprawy akumulatorów pojazdów elektrycznych.W Stanach Zjednoczonych nie ma konkretnych przepisów ani regulacji regulujących tę kwestię.Nowe unijne przepisy dotyczące akumulatorów również nie dotyczą napraw akumulatorów pojazdów elektrycznych, a jedynie zalecają, aby prawodawcy zaktualizowali przepisy dotyczące poszczególnych pojazdów, „aby zapewnić możliwość wyjęcia, wymiany i demontażu tych akumulatorów”.
Niemieckie stowarzyszenie ubezpieczeniowe GDV „zdecydowanie popiera” ten pomysł, powiedział Gristowi rzecznik.W październiku grupa opublikowała wyniki badania, z którego wynika, że naprawa pojazdów elektrycznych kosztuje o jedną trzecią więcej niż porównywalnych pojazdów napędzanych benzyną, co częściowo można wytłumaczyć wysokimi kosztami naprawy lub wymiany akumulatorów.
„Wielu producentów samochodów nie pozwoli na naprawę akumulatora, nawet jeśli skrzynka akumulatora jest lekko uszkodzona” – powiedział Gristowi rzecznik GDV.Producenci samochodów czasami decydują się na wymianę akumulatora, jeśli samochód miał wypadek, w wyniku którego wystrzeliła poduszka powietrzna.Rzecznik stwierdził, że obie praktyki „mogą skutkować zwiększeniem kosztów napraw”, a ostatecznie wyższymi składkami ubezpieczeniowymi.
Nowe przepisy dotyczące możliwości naprawy akumulatorów pojazdów elektrycznych pojawiają się w krytycznym momencie.Firma Cox Automotive's Helps stwierdziła, że w projektowaniu akumulatorów do pojazdów elektrycznych panują dwa jednoczesne trendy: „Baterie albo staną się bardzo łatwe w utrzymaniu, albo w ogóle nie będzie można ich konserwować”.
Niektóre akumulatory, np. akumulatory Volkswagen ID.4, mają moduły przypominające klocki Lego, które można łatwo wyjąć i wymienić.Inne zestawy akumulatorów, takie jak nowy akumulator Tesla 4680, nie zawierają w ogóle żadnych modułów.Zamiast tego wszystkie ogniwa są sklejane ze sobą i mocowane do samego akumulatora.Helps opisuje ten projekt jako „nienaprawialny”.W przypadku stwierdzenia uszkodzonego zestawu akumulatorów należy wymienić cały akumulator.
„To wciąż bateria, która w całości nadaje się do recyklingu” – stwierdził Helps.„Po prostu nie da się tego naprawić”.
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany przez Grist, organizację medialną non-profit zajmującą się klimatem, sprawiedliwością i rozwiązaniami.
Scientific American jest częścią Springer Nature, która jest właścicielem tysięcy publikacji naukowych (wiele z nich można znaleźć na stronie www.springernature.com/us) lub utrzymuje z nimi stosunki handlowe.Scientific American prowadzi ścisłą politykę niezależności redakcyjnej w zakresie informowania naszych czytelników o postępach naukowych.
Czas publikacji: 26 grudnia 2023 r